二維斑點追蹤成像在左心房功能評價中的應(yīng)用

宋香廷（綜述） 顏紫寧（審校）

左心房在整個心臟功能中具有重要作用，其功能包括3個部分：心室收縮期，存儲肺靜脈回流的血液，即儲器功能；舒張早期，充當(dāng)肺靜脈血流入左心室的管道，即通道功能；舒張晚期，主動收縮以增加左心室充盈，即輔泵功能，通過這3個功能共同協(xié)助左心室充盈，維持心輸出量。評價病理狀態(tài)下左心房功能，可為疾病的早期診斷、療效評估和預(yù)后提供幫助。

二維斑點追蹤成像（2D-STI）是評價整體及局部心肌功能的新技術(shù)，無角度依賴性、重復(fù)性好，可多角度評價心肌運動[1]，能準(zhǔn)確評價左心房功能。本文就應(yīng)變及應(yīng)變率的概念、2D-STI及其在評價左心房功能中的應(yīng)用作一綜述。

1 應(yīng)變、應(yīng)變率

應(yīng)變（strain, ε）是反映形變的指標(biāo)，所謂形變，就是物體在外力作用下各部分相對位置發(fā)生變化的過程，即物體受到外力作用而發(fā)生形狀變化。心肌應(yīng)變反映心肌的形變，指心肌發(fā)生變形的能力，即心肌長度的變化值占心肌原長度的百分?jǐn)?shù)；應(yīng)變率（SR）反映了心肌發(fā)生變形的速度，是心肌運動在超聲束方向上的速度梯度，即局部兩點之間的速度差除以兩點之間的距離。

2 2D-STI

所謂斑點，就是在二維圖像上由心肌細(xì)胞反射超聲波形成，這個斑點代表了空間分布的不同灰階圖像中節(jié)段心肌上特殊的點，它能夠反映組織的聲學(xué)特征。2D-STI即是在二維圖像的基礎(chǔ)上[2]，在心肌中選定一定范圍的感興趣區(qū)（ROI），在不同的心動周期，分析軟件根據(jù)組織灰階自動追蹤上述ROI內(nèi)不同像素的心肌組織在每一幀圖像中的位置，并與上一幀圖像中的位置相比較，計算整個ROI內(nèi)各節(jié)段心肌的變形。該技術(shù)無角度依賴性，相對不受周圍節(jié)段、呼吸以及心臟搏動等的影響，具有重要的臨床應(yīng)用價值。

3 2D-STI在左心房功能評價中的應(yīng)用

2D-STI研究心肌應(yīng)變，以往主要用于評價心室功能，近年來，隨著超聲技術(shù)的發(fā)展，人們不斷將該技術(shù)應(yīng)用于左心房功能的研究。與組織多普勒應(yīng)變顯像技術(shù)相比，該技術(shù)的準(zhǔn)確性受周圍心肌牽拉的影響較小。房芳等[3]通過研究40例封堵器介入治療房間隔缺損術(shù)后患者心房應(yīng)變，對比STI及組織多普勒應(yīng)變顯像對心房功能評價的價值，發(fā)現(xiàn)STI評價心房形變能力優(yōu)于組織多普勒應(yīng)變顯像。

目前，關(guān)于2D-STI評價左心房功能的可行性已在多項研究[4-6]中得到證實，Inaba等[7]提出左心房的主要功能可以分別在應(yīng)變率曲線上表現(xiàn)出來：發(fā)生在左心室收縮期的正向波SRs反映儲備功能；發(fā)生在左心室舒張早期的負(fù)向波SRe反映管道功能；發(fā)生在左心室舒張晚期的負(fù)向波SRa反映輔泵功能。2D-STI測量左心房二維應(yīng)變快速、簡潔、重復(fù)性好，能評價多種病理狀態(tài)下左心房功能的改變。

3.1 2D-STI在房顫中的應(yīng)用 房顫是最常見的心律失常，其發(fā)生的病理生理學(xué)機(jī)制尚不清楚。左心房增大導(dǎo)致陣發(fā)性房顫的發(fā)生[8]，但是左心房機(jī)械功能和陣發(fā)性房顫之間的關(guān)系、左心房機(jī)械功能異常是否早于房顫的發(fā)生尚未研究清楚。Tsai等[9]用2D-STI研究52例竇性心律的陣發(fā)性心悸患者的左心房應(yīng)變，并對患者進(jìn)行隨訪，發(fā)現(xiàn)最終發(fā)生陣發(fā)性房顫的患者左心房縱向應(yīng)變及應(yīng)變率均降低，且左心房縱向應(yīng)變率與陣發(fā)性房顫的發(fā)生獨立相關(guān)。Henein等[10]研究23例陣發(fā)性房顫患者和18例健康對照者的左心房節(jié)段縱向應(yīng)變及應(yīng)變率，發(fā)現(xiàn)陣發(fā)性房顫患者左心房輕微增大，左心房整體及節(jié)段應(yīng)變及應(yīng)變率均顯著降低，證實2D-STI可以較早地評價房顫患者左心房功能的改變。

2D-STI評價房顫患者左心房功能的改變，可以對房顫患者中風(fēng)的發(fā)生進(jìn)行危險分層，并預(yù)測房顫患者治療后再復(fù)發(fā)。CHADS2（congestive heart failure, hypertension, age＞75 y,diabetes mellitus, prior stroke and TIA）評分常用來對房顫患者進(jìn)行危險分層，預(yù)測心血管事件及中風(fēng)的發(fā)生，Saha等[11]采用2D-STI分析36例房顫患者左心房應(yīng)變，發(fā)現(xiàn)左心房整體應(yīng)變降低與CHADS2危險評分呈反比，并證實左心房整體應(yīng)變與CHADS2危險評分和左心房容積指數(shù)結(jié)合可以提高對心源性死亡和遠(yuǎn)期因心臟原因再入院的預(yù)測。

2D-STI評價房顫患者左心房功能的改變，還可以對房顫患者的治療進(jìn)行指導(dǎo)。Hammerstingl等[12]采用2D-STI對103例房顫患者進(jìn)行研究，證實射頻消融前左心房整體應(yīng)變降低是消融后房顫再發(fā)的獨立預(yù)測因子，并給出了心尖四腔、兩腔心切面上左心房縱向、徑向的應(yīng)變截斷值，分別為10.79%、－16.65%，12.31%、－14.90%，可用來鑒別消融術(shù)后房顫再發(fā)危險性高的患者，這對提高房顫患者的治療指導(dǎo)尤為重要。房顫消融不但費用較高，而且有多種潛在的并發(fā)癥，如果能早期識別出消融術(shù)后房顫再發(fā)危險性高的患者，就可以通過合理調(diào)整抗心律失常藥物治療避免侵入性消融治療，還可以對消融術(shù)后竇性心律維持可能性大的患者及早終止抗心律失常藥物治療。

3.2 2D-STI在慢性心力衰竭（CHF）及心臟再同步化治療（CRT）中的應(yīng)用 CHF是一組漸進(jìn)發(fā)展的疾病，始于無癥狀的左心室收縮或舒張功能不全，長期左心室舒張功能不全又會導(dǎo)致左心房容積擴(kuò)大。疾病早期，左心房通過代償性增強(qiáng)“收縮泵”功能以保證左心室充盈[13]，在失代償期即表現(xiàn)為左心房收縮力下降，容積擴(kuò)大，進(jìn)而發(fā)生肺靜脈淤血及臨床呼吸困難的癥狀，因此，早期評價CHF患者的左心房功能對預(yù)防臨床癥狀的出現(xiàn)具有重要臨床價值。

CHF患者嚴(yán)重的左心室舒張功能異常導(dǎo)致左心室充盈壓增高，左心房后負(fù)荷增大，是導(dǎo)致左心房功能異常的主要機(jī)制。因此，評價左心室充盈壓有助于評價CHF患者的左心房功能。舒張早期二尖瓣跨瓣血流峰值速度E與舒張早期二尖瓣環(huán)峰值速度E'的比值（E/E'）是評價左心室充盈壓的常用方法，但Rivas-Gotz等[14]對54例射血分?jǐn)?shù)（EF）＜50%和50例EF＞50%的患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)EF可以提高E/Em對左心室充盈壓的預(yù)測，與EF正常的患者相比，EF降低的患者需要一個更大的E/Em來預(yù)測左心室充盈壓升高。因此，E/Em在評價收縮性CHF患者的左心室充盈壓時其準(zhǔn)確性受到質(zhì)疑。2D-STI測量左心房縱向應(yīng)變是一種新的評價左心室充盈壓的方法[15]。Cameli等[16]研究肺毛細(xì)血管楔壓（PCWP）與2D-STI測量收縮性CHF患者的左心房應(yīng)變指標(biāo)之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)評價左心房儲器功能的左心房整體縱向峰值應(yīng)變（PALS）隨左心室充盈壓增高而降低，即PALS與PCWP呈負(fù)相關(guān)，PALS能很好地預(yù)測PCWP，從而證實，2D-STI測量左心房縱向應(yīng)變能替代有創(chuàng)性的測量PCWP評價收縮性CHF患者的左心室充盈壓，進(jìn)而評價其左心房功能。

目前臨床上越來越多的CHF患者接受并受益于CRT，2D-STI還能準(zhǔn)確評價CRT術(shù)后左心房功能的變化[17]，對于臨床治療具有一定的指導(dǎo)意義。

3.3 2D-STI在冠心病中的應(yīng)用 冠心病是最常見的心血管疾病之一，是導(dǎo)致心血管事件發(fā)生的主要原因，冠心病患者室壁收縮及舒張功能異常，會引起左心房結(jié)構(gòu)和功能改變。褚靜潔等[18]采用2D-STI對28例冠心病患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)冠心病患者左心房儲器功能和通道功能減低，輔泵功能增加。

急性心肌梗死（AMI）會導(dǎo)致左心房增大、重構(gòu)，左心房重構(gòu)是心血管事件重要的預(yù)測因子[19]，與中風(fēng)、死亡、心力衰竭[20]的發(fā)生獨立相關(guān)。為評價AMI后隨訪過程中左心房體積及功能的改變和左心房重構(gòu)對左心房功能的影響，Antoni等[21]采用2D-STI對407例行經(jīng)皮冠狀動脈介入治療的AMI患者進(jìn)行隨訪，發(fā)現(xiàn)左心房重構(gòu)會導(dǎo)致左心房功能惡化，AMI后左心房最大容積和左心房應(yīng)變是左心房重構(gòu)的獨立預(yù)測因子。由此可見，2D-STI作為一種新的技術(shù)，可以準(zhǔn)確評價AMI患者的左心房功能，具有重要的臨床意義。

3.4 2D-STI在高血壓中的應(yīng)用 2D-STI可以早期無創(chuàng)而準(zhǔn)確地評價高血壓患者的左心房功能[22-24]。高血壓可致左心室肥厚、僵硬度增加、順應(yīng)性下降，左心房擴(kuò)大，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的靶器官損害。高血壓患者在左心房增大和左心室舒張功能減退之前，左心房功能即發(fā)生變化，表現(xiàn)為左心房儲器功能和通道功能減弱，而輔泵功能增強(qiáng)[25,26]。因此，早期準(zhǔn)確評價高血壓患者的左心房功能，能為早期預(yù)防左心室重構(gòu)的發(fā)生及治療提供客觀依據(jù)。

3.5 2D-STI在心肌病中的應(yīng)用 肥厚型心肌病患者左心室舒張功能受損、順應(yīng)性下降，左心房擴(kuò)大、功能受損[27]，其房顫的發(fā)生除與左心房大小有關(guān)外，還與左心房心肌纖維化有關(guān)，心肌纖維化與左心室縱向應(yīng)變降低之間的關(guān)系已得到證實。因此，用2D-STI無創(chuàng)性地評價左心房縱向形變能力能為左心房大小在預(yù)測肥厚型心肌病患者房顫發(fā)生及對治療的反應(yīng)上提供幫助。

D'Andrea等[28]采用2D-STI對特發(fā)性擴(kuò)張型心肌病和缺血性擴(kuò)張型心肌病患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)張型心肌病患者左心房收縮功能均顯著受損，與缺血性擴(kuò)張型心肌病相比，特發(fā)性擴(kuò)張型心肌病患者左心房收縮功能受損更嚴(yán)重。經(jīng)CRT治療后，對CRT有反應(yīng)的患者中，僅缺血性擴(kuò)張型心肌病患者左心房收縮功能顯著提高，這對臨床選擇適合CRT治療的擴(kuò)張型心肌病患者具有指導(dǎo)作用。

另外，2D-STI還可以評價心臟瓣膜病患者的左心房功能。Cameli等[29]分析了116例無癥狀、不同程度二尖瓣反流患者，證實2D-STI能早期發(fā)現(xiàn)無癥狀性二尖瓣反流患者左心房順應(yīng)性及收縮功能損害，早期評價二尖瓣患者的左心房功能有利于早期指導(dǎo)臨床治療。二尖瓣狹窄患者左心房儲器階段的應(yīng)變率受損更嚴(yán)重[30]，更容易發(fā)生多種危險事件，如房顫、肺動脈高壓等，因此，可以應(yīng)用2D-STI測量左心房整體縱向應(yīng)變值來預(yù)測房顫的發(fā)生，并指導(dǎo)臨床在患者心律失常發(fā)生前開始抗凝治療，預(yù)防栓塞的發(fā)生。

劉爽等[31]采用2D-STI證實縮窄性心包炎患者左心房功能減低，心包粘連主要影響左心房泵功能。

4 2D-STI的局限性

目前2D-STI廣泛應(yīng)用于評價心功能，雖然其克服了以往組織多普勒技術(shù)的角度依賴性等缺點，但是其仍有局限性：①2D-STI對圖像質(zhì)量要求較高，不符合追蹤評分的圖像無法進(jìn)行后續(xù)分析；②STI必須將圖像儲存后脫機(jī)分析；③左心房形態(tài)不規(guī)則，致使其難以全面評價，左心房壁較薄，取樣容積及取樣點的選擇容易影響結(jié)果的準(zhǔn)確性及重復(fù)性；④心肌變形實際上是在復(fù)雜的三維空間上的形態(tài)改變，但目前應(yīng)變率成像僅能檢測局部心肌縱向或橫向的一維變形。

Saraiva等[4]對40歲左右的正常人進(jìn)行研究，得出反映其左心房儲器、通道、輔泵3個功能的正常應(yīng)變及應(yīng)變率參考值分別為（37.9±7.6）%、（23.2±6.7）%、（－14.6±3.5）%；（2.0±0.6）/s、（－2.0±0.6）/s、（－2.3±0.5）/s，但此參考值不適用于所有正常人，因為不同年齡、不同性別者左心房正常應(yīng)變及應(yīng)變率可能不同，尚需進(jìn)一步研究。上述多種病理狀態(tài)下測量反映左心房3個功能的應(yīng)變及應(yīng)變率來評價左心房功能的改變，均是與其各自的對照組比較以發(fā)現(xiàn)其變化，目前尚無公認(rèn)的正常與異常值范圍，還需進(jìn)一步探討。

綜上所述，應(yīng)用2D-STI測量左心房在整個心動周期不同時相的應(yīng)變及應(yīng)變率，并通過觀察其變化來判斷左心房各個功能在不同病理生理狀態(tài)下的改變，有助于疾病的早期診斷，從而指導(dǎo)臨床采取相應(yīng)的治療，以早期預(yù)防相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生。

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